JP6815451B1 - Inverter device - Google Patents
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Abstract
【課題】インバータ装置の筐体内部での結露を防止する技術を提供する。【解決手段】インバータ装置1において、パワー電子素子及び電解コンデンサを収納する筐体6と、筐体6に形成された開口部と、開口部の周囲に沿って配置された熱的インシュレータ9と、冷却水の流入パイプ81及び排出パイプ82とボディ部85を有し、ボディ部85の第一の面が、熱的インシュレータ9を介して、筐体6の外側から開口部を塞いで配置されたウォータジャケット8と、を備える。パワー電子素子は、ボディ部85の第一の面に取付けられ、電解コンデンサは、筐体6の内部に取付けられ、筐体6の内面に接触している。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique for preventing dew condensation inside a housing of an inverter device. SOLUTION: In an inverter device 1, a housing 6 for accommodating a power electronic element and an electrolytic capacitor, an opening formed in the housing 6, and a thermal insulator 9 arranged along the periphery of the opening are provided. It has an inflow pipe 81 and a discharge pipe 82 for cooling water and a body portion 85, and the first surface of the body portion 85 is arranged so as to close the opening from the outside of the housing 6 via a thermal inverter 9. It includes a water jacket 8. The power electronic element is attached to the first surface of the body portion 85, and the electrolytic capacitor is attached to the inside of the housing 6 and is in contact with the inner surface of the housing 6. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本願は、ウォータジャケットを用いて冷却するインバータ装置に関するものである。 The present application relates to an inverter device that cools using a water jacket.
直流電源を用いて交流モータを使用する場合、インバータ装置を用いて交流に変換し、この交流の周波数及び電流値を調整して、交流モータの回転数、出力(トルク)を制御している。 When an AC motor is used with a DC power supply, it is converted to AC using an inverter device, and the frequency and current value of this AC are adjusted to control the rotation speed and output (torque) of the AC motor.
直流から交流への変換、周波数及び電流値の調整を行うインバータ装置には、FET(Field Effect Transistor)及びIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等のパワー電子素子と電解コンデンサが一般的に用いられる。近年、これらの変換効率は90%以上と高くなっているが、それでも多くのエネルギーが変換されず、熱として放出される。
この発熱により、パワー電子素子が性能保証温度を超えるとインバータ装置の故障となるため、冷却水を用いて冷却することが必要となる。
Power electronic devices such as FETs (Field Effect Transistors) and IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) and electrolytic capacitors are generally used for inverter devices that convert DC to AC and adjust frequency and current values. In recent years, these conversion efficiencies have increased to 90% or more, but much energy is still not converted and is released as heat.
If the power electronic element exceeds the guaranteed performance temperature due to this heat generation, the inverter device will fail, so it is necessary to cool it with cooling water.
インバータ装置は、ケースとそのケースを塞ぐリッドにより筐体が形成され、この筐体を構成するケースの底部に、パワー電子素子と電解コンデンサとが配置されている。
インバータ装置の筐体の外面には、冷却水を流すウォータジャケットが取付けられている。インバータ装置の駆動によりパワー電子素子及び電解コンデンサから生じた熱は、ウォータジャケットに冷却水を流すことで冷却される。
The inverter device has a housing formed by a case and a lid that closes the case, and a power electronic element and an electrolytic capacitor are arranged at the bottom of the case constituting the housing.
A water jacket that allows cooling water to flow is attached to the outer surface of the housing of the inverter device. The heat generated from the power electronic element and the electrolytic capacitor by driving the inverter device is cooled by flowing cooling water through the water jacket.
ウォータジャケットを用いたインバータ装置の冷却には、大きく2つの方式が知られている。第一の冷却方式は、冷却水をラジエータで冷却しながら循環させる循環水方式であり、第二の冷却方式は、海水及び湖水を用いて冷却して、そのまま排水する非循環水方式がある。
交流モータを船外機の動力等に用いる場合には、冷却水の入手が容易であり、ラジエータ等の冷却装置を削減することができるため、非循環水方式の冷却方式がインバータ装置の冷却に用いられている。
Two major methods are known for cooling an inverter device using a water jacket. The first cooling method is a circulating water method in which cooling water is circulated while being cooled by a radiator, and the second cooling method is a non-circulating water method in which seawater and lake water are used to cool and drain the water as it is.
When an AC motor is used to power an outboard motor, cooling water can be easily obtained and the number of cooling devices such as radiators can be reduced. Therefore, the non-circulating water cooling method is used to cool the inverter device. It is used.
従来の船外機用のインバータ装置をはじめ、海水、湖水等から採取した水をそのまま冷却水として用いる、非循環水方式の冷却方式を用いると、冷却水の採取場所によって水温が大きく変化する場合がある。
採取した冷却水の水温が低く、インバータ装置の冷却が過剰となりインバータ装置の筐体内部の気体が露点温度を下回った場合、インバータ装置の筐体内部が結露する。その結果、パワー電子素子間のショートが発生し、インバータ装置の誤動作を生じる場合がある。
When using a non-circulating water cooling method that uses water collected from seawater, lake water, etc. as it is, including conventional inverter devices for outboard motors, the water temperature changes significantly depending on the location where the cooling water is collected. There is.
When the temperature of the collected cooling water is low and the inverter device is overcooled and the gas inside the inverter device housing falls below the dew point temperature, dew condensation occurs inside the inverter device housing. As a result, a short circuit between the power electronic elements may occur, causing a malfunction of the inverter device.
本願は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、インバータ装置の筐体内部の結露を防止し、インバータ装置のショート及び誤動作を抑制することを目的とする。 The present application has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present application is to prevent dew condensation inside the housing of the inverter device and to suppress short circuit and malfunction of the inverter device.
本願のインバータ装置は、パワー電子素子及び電解コンデンサを収納する筐体と、筐体に形成された開口部と、開口部の周囲に沿って配置された熱的インシュレータと、冷却水の流入パイプ及び排出パイプとボディ部を有し、ボディ部の第一の面が、熱的インシュレータを介して、筐体の外側から開口部を塞いで配置されたウォータジャケットと、を備え、パワー電子素子は、ボディ部の第一の面に取付けられ、電解コンデンサは、熱的インシュレータによりウォータジャケットと隔てられ、筐体の内部に取付けられ筐体の内面に接触していることを特徴とするものである。
The inverter device of the present application includes a housing for accommodating a power electronic element and an electrolytic capacitor, an opening formed in the housing, a thermal insulator arranged along the periphery of the opening, an inflow pipe for cooling water, and a cooling water inflow pipe. The power electronic device comprises a water jacket having a discharge pipe and a body portion, the first surface of the body portion being arranged from the outside of the housing by closing an opening via a thermal insulator. Attached to the first surface of the body portion, the electrolytic capacitor is separated from the water jacket by a thermal insulator , is attached to the inside of the housing, and is in contact with the inner surface of the housing.
本願のインバータ装置では、パワー電子素子及び電解コンデンサを配置した筐体内の冷却が過剰になることを防止することができ、インバータ装置の筐体内部での結露を防止し、インバータ装置のショート及び誤動作を抑制することができる。 In the inverter device of the present application, it is possible to prevent excessive cooling in the housing in which the power electronic element and the electrolytic capacitor are arranged, prevent dew condensation inside the housing of the inverter device, and cause a short circuit and malfunction of the inverter device. Can be suppressed.
実施の形態の説明及び各図において、同一の符号を付した部分は、同一または相当する部分を示すものである。 In the description of the embodiment and each figure, the parts with the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
実施の形態1.
図1〜図4を用いて、本実施の形態1に係るインバータ装置1を説明する。図1は、本実施の形態1に係るインバータ装置1の斜視図であり、図2は、図1に示したインバータ装置1を下面側から観察した斜視図である。図3は、本実施の形態1に係るインバータ装置1の内部構造を示す斜視図である。
図4は、ウォータジャケット8の流入パイプ81及び流出パイプ82の中心線を含む面で、図1に示したインバータ装置を厚み方向に切断したインバータ装置の断面図である。
The
FIG. 4 is a cross-sectional view of the inverter device obtained by cutting the inverter device shown in FIG. 1 in the thickness direction on the surface including the center lines of the
インバータ装置1の筐体6は、図1に示すようにケース2とケース2を塞ぐリッド3で形成されている。
図3にリッド3を外した内部構造を示している。筐体6内部には、破線で囲んで示した開口部20が形成され、筐体6の内部には直流電流を交流電流へ変換するパワー電子素子60と直流電流を平滑化する電解コンデンサ70とが配置されている。また、筐体6の両側には交流モータに交流電力を供給する交流電力用ハーネス5と直流電力をインバータ装置1に供給する直流電力用ハーネス4とが形成されている。
As shown in FIG. 1, the
FIG. 3 shows the internal structure with the
インバータ装置1の筐体6を構成するケース2とリッド3とは、熱伝導率が高い、アルミニウム、銅等の金属材料が好ましく、本実施の形態1においては、アルミニウムが用いられている。
The
インバータ装置1の筐体6の外面には、図1及び図4に示すように、冷却水を用いて装置の冷却を行うウォータジャケット8が取付けられている。ウォータジャケット8は、発熱する部分に密着させ、内部に冷却水を流動させて冷却を行う水冷装置であり、図1に示すように、冷却水を導入する流入パイプ81、冷却水を排出する流出パイプ82、ウォータジャケット8の本体部分である金属製のボディ部85で構成されている。
ボディ部85には、インバータ装置1の筐体6と同様に、高熱伝導性の金属材料が適しており、本実施の形態1では、アルミニウムが用いられている。しかし、これに限定されるものではなく、その他の金属、及び熱伝導率の異なる複数の材料も用いることができる。
As shown in FIGS. 1 and 4, a
Similar to the
本実施の形態1において、図3に示した筐体6の内部構造及び図4に示した断面図からわかるように、ケース2に形成された、破線で囲んで示した開口部20に、ウォータジャケット8のボディ部85が、筐体6の外側から対向して配置されている。開口部20の周囲には、熱的インシュレータ9が形成され、ウォータジャケット8のボディ部85とケース2とが直接に接触しないように配置されている。
熱的インシュレータ9は樹脂、セラミック等の熱伝導率が低い材料が適しており、本実施の形態1では、樹脂材料が用いられている。
In the first embodiment, as can be seen from the internal structure of the
A material having a low thermal conductivity such as resin or ceramic is suitable for the
図3に示すように、インバータ装置1の筐体6の内部のケース底部21には、複数の電解コンデンサ70が配置されている。またケース底部21の一部には、上述のように、破線で囲んで示した開口部20が形成され、開口部20から筐体6の内側に向けて露出したウォータジャケット8のボディ部85にはパワー電子素子60が配置されている。
なお、ケース底部21と電解コンデンサ70、およびウォータジャケット8のボディ部85とパワー電子素子60は、直接または緩衝材を用いて配置することができる。
As shown in FIG. 3, a plurality of
The case bottom 21, the
図4等に示すように、熱的インシュレータ9がケース2に形成された開口部20の周囲に配置され、開口部20とウォータジャケット8のボディ部85との間隙を埋めるように用いられている。そのため、ウォータジャケット8のボディ部85と筐体6のケース2との間は、直接に接触しておらず、熱的にはほぼ切り離されている。
As shown in FIG. 4 and the like, the
インバータ装置1内の最も発熱の大きなパワー電子素子60がウォータジャケット8のボディ部85に取付けられ、冷却水を流すことで高い冷却効率が得られる。
一方、電解コンデンサ70等のその他の構成部品は、インバータ装置1の筐体6を構成するケース底部21に直接もしくは緩衝材等を介して接触しており、冷却水を用いたウォータジャケット8とは熱的インシュレータ9で隔てられている。そのため、ウォータジャケット8の冷却効果が及ばず、周囲の空気との接触による、いわゆる空冷のみが可能となる。
The power
On the other hand, other components such as the
本実施の形態1で述べたインバータ装置1では、発熱の大きいパワー電子素子60にはウォータジャケット8を用いた水冷が行われ、その他の構成部品には冷却効率が高くない空冷が行われる。そのため、インバータ装置1の筐体6の内部が過剰に冷却されることが無く、水温の変化の大きい海水または湖水を冷却水として用いる非循環水方式の冷却方式を適用した場合であっても安定して冷却することができる。
非循環水方式の冷却方式では、冷却水の入手が容易で、ラジエータ等の冷却装置を削減することができるという特徴も有しており、本実施の形態1のインバータ装置1に適用した場合、一例として、交流モータを動力として用いる船外機への適用が考えられる。
In the
The non-circulating water type cooling method also has a feature that cooling water can be easily obtained and the number of cooling devices such as radiators can be reduced. When applied to the
図5は、船200に船外機300が取付けられた状態を示す概略図であり、図6は、船外機300の部分を拡大して内部構造を示している。
船外機300は、船尾に取付けられており、インバータ装置1等の冷却には、海水等の非循環水が使われている。
FIG. 5 is a schematic view showing a state in which the
The
インバータ装置1は、バッテリ400から直流電力を受け取り交流信号に変換し、動力用交流モータ500が駆動制御される。本実施の形態1においては、インバータ装置1は、外部の電子ユニット700に接続されており、電子ユニット700により、インバータ装置1の出力等が制御されている。
The
図6に記載された矢印630、640は各々冷却水の給水と排水の流れを示している。
インバータ装置1は、矢印630に沿ってポンプ600により汲み上げられた海水等が冷却水として給水管610へ取入れられる。続いて、インバータ装置1に取付けられたウォータジャケット8(図示せず)へ冷却水が導入され、インバータ装置1内のパワー電子素子60(図示せず)が冷却される。その後冷却水は、排水管620を経て、矢印640に沿って循環する事なく船外機300の外部へ排水される。
インバータ装置1内のその他の構成部品は、空冷により冷却される。
In the
The other components in the
以上のように、本実施の形態1のインバータ装置1では、パワー電子素子60は冷却水を用いた高い効率で冷却され、温度上昇によるインバータ装置1の故障を防止することができる。また、その他の電解コンデンサ70等の構成部品の冷却は外気との接触による空冷であるため、外気温以下に冷却されることはなく、結露の発生を防止し、インバータ装置1のショート及び誤動作を抑制することができる。
As described above, in the
実施の形態2.
実施の形態1においては、インバータ装置1に用いられたパワー電子素子60及び電解コンデンサ70等の構成部品について、パワー電子素子60は冷却水を用いたウォータジャケット8による冷却、その他の構成部品は空冷によって冷却することで冷却が過剰となることがなく結露を防止することができた。しかし、ウォータジャケット8に海水等の非循環水を用い、この非循環水の水温が著しく低い場合には、結露が生じる可能性がある。
In the first embodiment, regarding the components such as the power
一般にインバータ装置1等に用いるパワー電子素子60では、性能保証温度が決められている。パワー電子素子60が性能保証温度以上となった場合には、誤動作を防止するため駆動を中断することが必要であり、そのためにパワー電子素子60の温度を検出する温度センサが内蔵されている。
この温度センサの測定結果に基づき冷却水の供給量を制御する。具体的には、パワー電子素子60の温度が、一定の設定温度よりも低くなった場合、冷却が過剰であると判断してウォータジャケット8への冷却水の供給が停止、または供給量が少なく制御される。これにより冷却が抑制され、インバータ装置1の筐体6内の温度が外気を下回ることなく維持され、結露が防止される。
Generally, in the power
The amount of cooling water supplied is controlled based on the measurement result of this temperature sensor. Specifically, when the temperature of the power
ウォータジャケット8による冷却効率は、内部を流す冷却水の供給量に依存する。また、同一の水路を用いると仮定すれば、冷却効率は流速に大きく影響される。つまり、冷却効率は、流速が速いとき高く、逆に冷却水用ポンプを停止して、流速を0としたときには、冷却効率は低く、基本的に0となる。
そこで、温度センサを用いて測定したパワー電子素子60の温度に基づいて、冷却水の流速を調節することでウォータジャケット8の冷却を制御することができ、海水等の非循環水の水温が著しく低下した場合であっても結露を防止することができる。
The cooling efficiency of the
Therefore, the cooling of the
実施の形態3.
実施の形態2においては、パワー電子素子60に内蔵された温度センサが測定したパワー電子素子60の温度に基づいて温度制御を行うことを述べた。
本実施の形態3では、インバータ装置1の外部に外気温センサが備えられている点が異なっている。この外気温センサが取得する外気温データに基づいて冷却水用ポンプの制御を行うことにより、より細かなパワー電子素子60の温度調整が可能となり、インバータ装置1の筐体6内の結露が防止される。
In the second embodiment, it has been described that the temperature is controlled based on the temperature of the power
The third embodiment is different in that an outside air temperature sensor is provided outside the
図7に、本実施の形態3に係るインバータ装置1の温度制御のフローを示す。
<ステップS001>
インバータ装置1の動作を開始する。
<ステップS002>
続いて、温度センサによりパワー電子素子60の温度測定を実行する。
FIG. 7 shows a flow of temperature control of the
<Step S001>
The operation of the
<Step S002>
Subsequently, the temperature of the power
<ステップS003>
インバータ装置1の外部に設置した外気温センサを用いて外気温データを取得する。
パワー電子素子60の温度と外温度とを比較し、外気温よりパワー電子素子の温度が高いか否かを判断する。
パワー電子素子60の温度が低いときは、冷却が過剰であると判断してステップS004へ、パワー電子素子60の温度が高いときは冷却が不足していると判断してステップS005へ進む。
<Step S003>
The outside air temperature data is acquired by using the outside air temperature sensor installed outside the
The temperature of the power
When the temperature of the power
<ステップS004>
パワー電子素子60の温度が低い場合、冷却水用ポンプを稼働し、出力が0〜90%の間となるように調整する。
<ステップS005>
パワー電子素子60の温度が高い場合、冷却水用ポンプを稼働し、出力を100%とし、冷却を進める。
<Step S004>
When the temperature of the power
<Step S005>
When the temperature of the power
このステップS001〜S005の温度制御フローをインバータ装置1に用いることによって、パワー電子素子60の温度が外気温よりも低くなることを防止することができ、インバータ装置1の筐体6内の結露が防止できる。
By using the temperature control flow of steps S001 to S005 for the
なお、冷却水用ポンプの出力を0〜90%の連続的な制御が困難な場合、冷却水用ポンプの動作のONまたはOFFの切り替え制御でも同様の結果を得ることができる。この場合、例えばパワー電子素子60の温度が、外気温よりも低くなった場合、冷却水用ポンプの稼働を止め(OFF)、高くなった場合は稼働を開始(ON)することにより、容易に温度制御することができる。
When it is difficult to continuously control the output of the cooling water pump from 0 to 90%, the same result can be obtained by switching the operation of the cooling water pump ON or OFF. In this case, for example, when the temperature of the power
実施の形態4.
本実施の形態4に記載のインバータ装置1の基本的な構成は、実施の形態1と同じであるが、ウォータジャケット8の構造が異なっている点に特徴を有する。
図8Aは、本実施の形態4で用いるウォータジャケット8の斜視図であり、後述する冷却プレート86を設置した面が上に向けられた状態を示している。図8Bは、流入パイプ81及び流出パイプ82の中心線を含む面で、図8Aに示したウォータジャケット8を厚み方向に切断したウォータジャケット8の断面図を示している。
The basic configuration of the
FIG. 8A is a perspective view of the
本実施の形態4においては、ウォータジャケット8のボディ部85の一部にパワー電子素子60を配置するための冷却プレート86が備えられている。
実施の形態1等で用いたインバータ装置1のウォータジャケット8は、アルミニウム等の熱伝導性に優れた金属材料により全体が形成されていた。しかし、本実施の形態4においては、ボディ部85の主要部分が樹脂材料、ボディ部85の一部を構成する冷却プレート86が熱伝導に優れた金属材料で形成されている。
In the fourth embodiment, a cooling
The
冷却プレート86は、より局所的な冷却を可能とするため、パワー電子素子60と概略同じまたはパワー電子素子60の大きさを超えない大きさとすることが好ましい。
また、冷却プレート86は、熱伝導性に優れたアルミニウム、銅等の金属材料で形成されることが好ましく、本実施の形態4においては、銅材料が用いられている。
In order to enable more local cooling, the cooling
Further, the cooling
ウォータジャケット8のボディ部85が樹脂材料と金属製の冷却プレート86とで形成されることにより、樹脂材料の部分の成型が容易で、軽量化が可能となり、また金属製の冷却プレート86が用いられることにより、局所的な冷却が可能となる。
本実施の形態4のウォータジャケット8を用いることにより、冷却が必要な部分のみを局所的に冷却することができるため、インバータ装置1の筐体6内の全体が冷却過剰となることがなく、結露を防止することができる。
Since the
By using the
実施の形態5.
本実施の形態5に記載のインバータ装置1の基本的な構成は、実施の形態1と同じであるが、電解コンデンサ70の冷却のために、インバータ装置1の筐体6の外面の一部にフィン22が形成されている点に特徴を有する。
図9に本実施の形態5で用いるインバータ装置1の斜視図を示す。
The basic configuration of the
FIG. 9 shows a perspective view of the
実施の形態1においては、パワー電子素子60はウォータジャケット8を用いた局所的な冷却が可能であるが、電解コンデンサ70はケース2の内部にあり、直接もしくは緩衝材等を介して間接的にケース2の内面に接触しており、ケース2の平坦な外面からの放熱による空冷のみが可能であった。
動作させる動力用モータの出力が低い場合には、電解コンデンサ70等について、特に冷却効率を考慮する必要はない。ケース2を高熱伝導性の金属材料で形成すれば、平坦な外面からの空冷により十分に電解コンデンサ70の温度上昇が抑制される。
In the first embodiment, the power
When the output of the power motor to be operated is low, it is not necessary to consider the cooling efficiency of the
しかし、動力用モータの出力が高い場合、インバータ装置1の出力を高くする必要があり、パワー電子素子60以外の電解コンデンサ70等の構成部品での温度上昇も考慮する必要がある。
本実施の形態5は、このような高出力のインバータ装置1を用いる場合に、ケース2部分での空冷による冷却効率を高くするために、図9に示すようにフィン22を設けている点を特徴としている。
However, when the output of the power motor is high, it is necessary to increase the output of the
In the fifth embodiment, when such a high
フィン22の形状は、本実施の形態5では、図9のように、プレート状のフィン22を用いたが、フィン22は、この形状に限定されるものではなく、周辺の空気との接触面積を大きくすればよく、円柱状のいわゆるピンフィンであっても用いることができる。
As the shape of the
また、図9では、ケース2の外面にフィン22を形成した図を示したが、ケース2を塞ぐリッド3の外面にフィン22を形成しても同様の効果を得ることができる。
Further, although FIG. 9 shows a diagram in which the
本実施の形態5のインバータ装置1では、パワー電子素子60の温度上昇によるインバータ装置1の故障を防止することができる。また、電解コンデンサ70等のその他の構成部品の冷却は外気との接触による空冷であるため、外気温以下に冷却されることはなく、結露の発生を防止し、インバータ装置1のショート及び誤動作が抑制される。
同時に、筐体6の外面にフィン22を備えたことにより、インバータ装置1が高出力となった場合であっても、電解コンデンサ70等の構成部品を十分に冷却することができる。
In the
At the same time, since the
実施の形態6.
本実施の形態6に記載のインバータ装置1の基本的な構成は、実施の形態5に記載された、筐体6の外面にフィン22を備えた構成と同じであるが、電解コンデンサ70の冷却効率をさらに高めるために、ウォータジャケット8のボディ部85から延びたひさし部84を備えた点で異なっている。
The basic configuration of the
図10Aに本実施の形態6のインバータ装置1の斜視図を示した。また、図10Bにインバータ装置1の中央部分を、流入パイプ81及び流出パイプ82の中心線に垂直な面で、切断した断面図を示した。
図10A、図10Bに示すように、インバータ装置1の筐体6の外面には実施の形態5と同様にフィン22が形成されている。また、ウォータジャケット8のボディ部85から延びたひさし部84は、フィン22と一定の間隙が維持され、フィン22を覆うように形成されている。
FIG. 10A shows a perspective view of the
As shown in FIGS. 10A and 10B,
図10Bのインバータ装置1の断面図からわかるように、電解コンデンサ70は、インバータ装置1のケース2の内面に配置されており、電解コンデンサ70を実装した部分の反対面にフィン22が形成されている。
パワー電子素子60はウォータジャケット8に接して配置されている。そのため、インバータ装置1の動作により高温になったパワー電子素子60は、ウォータジャケット8の水路83に流れる冷却水により冷却される。
As can be seen from the cross-sectional view of the
The power
ウォータジャケット8は、インバータ装置1の筐体6を構成するケース2に形成された、破線で囲んで示した開口部20に熱的インシュレータ9を介して配置されている。そのため、パワー電子素子60以外の構成部品、例えば電解コンデンサ70には、ウォータジャケット8とは熱的に切り離されており、ウォータジャケット8の冷却効果は及ばない。電解コンデンサ70は、ケース2の表面及びケース2に設けられたフィン22からの空冷により冷却される。
The
一方、フィン22は、ウォータジャケット8から延びたひさし部84により覆われている。ウォータジャケット8の冷却効果によりひさし部84とその周囲の空気が冷却され、その結果、フィン22及びケース2表面からの放熱が促進され、電解コンデンサ70等の構成部品が冷却される。
On the other hand, the
本実施の形態6において、ケース2に形成されたフィン22とウォータジャケット8から延びたひさし部84とは接触することがなく、一定の間隙が維持されることが重要である。仮に接触した場合、電解コンデンサ70等の構成部品が過剰に冷却され、筐体6内の温度が下がりすぎることが考えられ、結露を生じる可能性がある。
また、フィン22とひさし部84との間は、空気からなる一定の間隙を有する例を示したが、適当な熱伝導率を有する緩衝材を挟持しても同様に用いることができる。
In the sixth embodiment, it is important that the
Further, although an example in which a certain gap made of air is provided between the
以上のように、本実施の形態6のインバータ装置1では、パワー電子素子60の温度上昇によるインバータ装置1の故障を防止することができる。また、その他の電解コンデンサ70等の構成部品の冷却は外気との接触による空冷であるため、外気温以下に冷却されることはなく、結露の発生が防止され、インバータ装置1の誤動作等が抑制される。
同時に、筐体6の外面にフィン22とウォータジャケット8から延びたひさし部84とが備えられ、インバータ装置1が高出力となった場合であっても、電解コンデンサ70等の構成部品を十分に冷却することができる。
As described above, in the
At the same time, the outer surface of the
実施の形態7.
実施の形態1から6においては、ケース2に形成した開口部20に、樹脂またはセラミック等の低熱伝導性の材料からなる熱的インシュレータ9を形成し、この熱的インシュレータ9を介してウォータジャケット8を開口部20に対向させて配置していた。
本実施の形態7においては、開口部20に熱的インシュレータ9として樹脂またはセラミック等を用いることなく、開口部20とウォータジャケット8との間に空気層10が用いられている。
本構成のインバータ装置1は、非防水でも使用できる環境下に適用することができる。
Embodiment 7.
In the first to sixth embodiments, a
In the seventh embodiment, the
The
本実施の形態7のウォータジャケット8の斜視図を図11A、ウォータジャケット8を配置したインバータ装置1の平面図を図11Bに示す。
ウォータジャケット8は、図11Aに示すように、他の実施の形態で用いたウォータジャケット8と基本的には同じ形状をしている。ただし、本実施の形態7のウォータジャケット8は熱的インシュレータ9を用いることなくケース2の開口部20に配置することができるようフランジ87が四隅に備えられた点に特徴を有している。
A perspective view of the
As shown in FIG. 11A, the
本実施の形態7では、フランジ87は、図11Aに示すように、ウォータジャケット8の流入パイプ81と流出パイプ82の左右に2本ずつ配置している。
フランジ87の本数、配置は、これに限定するものではなく、開口部20の大きさ、形状等に応じて、本数、配置を変更して用いることができる。
In the seventh embodiment, as shown in FIG. 11A, two
The number and arrangement of the
図11Bの平面図に示すように、破線で囲んで示した開口部20に、ウォータジャケット8を配置し、フランジ87を用いて橋渡しするように固定する。固定は、ネジまたは接着剤等を用いることができる。
本実施の形態7の構造では、熱的インシュレータ9を用いることなく、空気層10によりケース2とウォータジャケット8との間の熱伝導が抑制される。また、本構造では、非防水の環境下での使用に限られるものの、簡便な構造で、インバータ装置1を得ることができる。
As shown in the plan view of FIG. 11B, the
In the structure of the seventh embodiment, the heat conduction between the
本願の実施の形態において、パワー電子素子60の温度と外気温との比較、冷却水用ポンプの制御等の演算を行うハードウェア91の一例を図12に示す。
図に示すように、ハードウェア91は、プロセッサ92と記憶装置93から構成される。記憶装置は図示していないが、ランダムアクセスメモリ等の揮発性記憶装置と、フラッシュメモリ等の不揮発性の補助記憶装置とを具備する。また、フラッシュメモリの代わりにハードディスクの補助記憶装置を具備してもよい。プロセッサ92は、記憶装置93から入力されたプログラムを実行する。この場合、補助記憶装置から揮発性記憶装置を介してプロセッサ92にプログラムが入力される。また、プロセッサ92は、演算結果等のデータを記憶装置93の揮発性記憶装置に出力してもよいし、揮発性記憶装置を介して補助記憶装置にデータを保存してもよい。
FIG. 12 shows an example of the
As shown in the figure, the
本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、1つまたは複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも1つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
Although various exemplary embodiments and examples have been described in the present application, the various features, embodiments, and functions described in one or more embodiments may be applied to the application of a particular embodiment. Not limited, it can be applied to embodiments alone or in various combinations.
Therefore, innumerable variations not illustrated are envisioned within the scope of the techniques disclosed herein. For example, it is assumed that at least one component is modified, added or omitted, and further, at least one component is extracted and combined with the components of other embodiments.
1 インバータ装置、2 ケース、3 リッド、4 直流電力用ハーネス、5 交流電力用ハーネス、6 筐体、8 ウォータジャケット、9 熱的インシュレータ、10 空気層、20 開口部、21 ケース底部、22 フィン、60 パワー電子素子、70 電解コンデンサ、81 流入パイプ、82 流出パイプ、83 水路、84 ひさし部、85 ボディ部、86 冷却プレート、87 フランジ、91 ハードウェア、92 プロセッサ、93 記憶装置、200 船、300 船外機、400 バッテリ、500 動力用交流モータ、600 ポンプ、610 給水管、620 排水管、630 矢印、640 矢印、700 電子ユニット。 1 Inverter device, 2 cases, 3 lids, 4 DC power harnesses, 5 AC power harnesses, 6 housings, 8 water jackets, 9 thermal insulators, 10 air layers, 20 openings, 21 case bottoms, 22 fins, 60 power electronic elements, 70 electrolytic capacitors, 81 inflow pipes, 82 outflow pipes, 83 water channels, 84 eaves, 85 bodies, 86 cooling plates, 87 flanges, 91 hardware, 92 processors, 93 storage devices, 200 ships, 300 Outboard unit, 400 battery, 500 AC motor for power, 600 pump, 610 water supply pipe, 620 drain pipe, 630 arrow, 640 arrow, 700 electronic unit.
Claims (10)
前記筐体に形成された開口部と、
前記開口部の周囲に沿って配置された熱的インシュレータと、
冷却水の流入パイプ及び排出パイプとボディ部を有し、前記ボディ部の第一の面が、前記熱的インシュレータを介して、前記筐体の外側から前記開口部を塞いで配置されたウォータジャケットと、を備え、
前記パワー電子素子は、前記ボディ部の第一の面に取付けられ、
前記電解コンデンサは、前記熱的インシュレータにより前記ウォータジャケットと隔てられ、前記筐体の内部に取付けられ前記筐体の内面に接触していることを特徴とするインバータ装置。 A housing for storing power electronic elements and electrolytic capacitors,
With the opening formed in the housing,
Thermal insulators placed along the perimeter of the opening,
A water jacket having an inflow pipe and a discharge pipe for cooling water and a body portion, and a first surface of the body portion is arranged so as to close the opening from the outside of the housing via the thermal insulator. And with
The power electronic element is attached to the first surface of the body portion and is attached to the first surface.
An inverter device characterized in that the electrolytic capacitor is separated from the water jacket by the thermal insulator , is attached to the inside of the housing, and is in contact with the inner surface of the housing.
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